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1、全站仪介绍及使用方法步骤【简介】全站仪，即全站型电子速测仪（ Electronic Total Station ）。是一 种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离 （斜 距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可 完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑 和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。【原理】全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器，与光学经纬仪比 较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以 自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。电 子经纬仪的自动记录、储存、计
2、算功能，以及数据通讯功能，进一步提高 了测量作业的自动化程度。全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水 平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码 盘）和读数传感器进行角度测量的。根据测角精度可分为 0.5，1，2，3，5，10等几个等级，【简史】全站仪是人们在角度测量自动化的过程中应用而生的，各类电子经纬 仪在各种测绘作业中起着巨大的作用。全站仪的发展经历了从组合式即光电测距仪与光学经纬仪组合，或光 电测距仪与电子经纬仪组合，到整体式即将光电测距仪的光波发射接收系 统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴的整体式全站仪等几个阶段。最初速测仪的距离测量是通过
3、光学方法来实现的，我们称这种速测仪 为“光学速测仪”。实际上，“光学速测仪”就是指带有视距丝的经纬仪， 被测点的平面位置由方向测量及光学视距来确定，而高程则是用三角测量 方法来确定的。带有“视距丝”的光学速测仪，由于其快速、简易，而在短距离（100米以内）、低精度（ 1/200（1/500 ）的测量中，如碎部点测定中，有其优势，得到了广泛的应用。随着电子测距技术的出现，大大地推动了速测仪的发展。用电磁波测 距仪代替光学视距经纬仪，使得测程更大、测量时间更短、精度更高。人 们将距离由电磁波测距仪测定的速测仪笼统地称之为“电子速测仪” (Electronic Tachymeter )。然而，随着电
4、子测角技术的出现。这一 “电子速测仪”的概念又相应地发生了变化，根据测角方法的不同分为半站型电子速测仪和全站型电子 速测仪。半站型电子速测仪是指用光学方法测角的电子速测仪，也有称之 为“测距经纬仪”。这种速测仪出现较早，并且进行了不断的改进，可将 光学角度读数通过键盘输入到测距仪，对斜距进行化算，最后得出平距、 高差、方向角和坐标差，这些结果都可自动地传输到外部存储器中。全站 型电子速测仪则是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组 成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息 的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过 程的电子化和一体化，所
5、以人们也通常称之为全站型电子速测仪或简称全 站仪。20世纪八十年代末，人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不 平衡，将全站仪分成两大类，即积木式和整体式。20世纪九十年代以来，基本上都发展为整体式全站仪。【分类】全站仪采用了光电扫描测角系统，其类型主要有：编码盘测角系统、 光栅盘测角系统及动态(光栅盘)测角系统等三种。全站仪按其外观结构可分为两类：(1)积木型(Modular ,又称组合型)早期的全站仪，大都是积木型结构，即电子速测仪、电子经纬仪、电 子记录器各是一个整体，可以分离使用，也可以通过电缆或接口把它们组 合起来，形成完整的全站仪。(2)整体性(Integral )随着电子测距仪
6、进一步的轻巧化，现代的全站仪大都把测距，测角和记录单元在光学、机械等方面设计成一个不可分割的整体，其中测距仪的发射轴、接收轴和望远镜的视准轴为同轴结构。这对保证较大垂直角条件下 的距离测量精度非常有利。全站仪按测量功能分类，可分成四类：(1)经典型全站仪(Classical total station )TCRPlr站仪经典型全站仪也称为常规全站仪，它具备全站仪电子测角、电子测距和 数据自动记录等基本功能，有的还可以运行厂家或用户自主开发的机载测 量程序。其经典代表为彳来卡公司的 TC系列全站仪。(2)机动型全站仪( Motorized total station )在经典全站仪的基础上安装轴
7、系步进电机，可自动驱动全站仪照准部 和望远镜的旋转。在计算机的在线控制下，机动型系列全站仪可按计算机 给定的方向值自动照准目标，并可实现自动正、倒镜测量。彳来卡TCM系歹I全站仪就是典型的机动型全站仪。(3)无合作目标性全站仪( Reflectorless total station)无合作目标型全站仪是指在无反射棱镜的条件下，可对一般的目标直 接测距的全站仪。因此，对不便安置反射棱镜的目标进行测量，无合作目 标型全站仪具有明显优势。如彳来卡TCR系列全站仪，无合作目标距离测程可达200m,可广泛用于地籍测量，房产测量和施工测量等。(4)智能型全站仪(Robotic total station
8、 )在机动化全站仪的基础上，仪器安装自动目标识别与照准的新功能， 因此在自动化的进程中，全站仪进一步克服了需要人工照准目标的重大缺 陷，实现了全站仪的智能化。在相关软件的控制下，智能型全站仪在无人 干预的条件下可自动完成多个目标的识别、照准与测量，因此，智能型全 站仪又称为“测量机器人”典型的代表有彳来卡的TCA型全站仪等。全世界精度最高的全站仪TCA2003全站仪按测距仪测距分类，还可以分为三类： (1)短距离测距全站仪测程小于3KM 一般精度为土( 5mm+5Ppm ,主要用于普通测量和城市测量。(2)中测程全站仪测程为3-15km, 一般精度为土( 5mm+2Ppm - , ( 2mm+
9、2Ppm迪常用于 一般等级的控制测量。(3)长测程全站仪测程大于15km, 一般精度为土( 5mm+1ppim ,通常用于国家三角网及 特级导线的测量。【结构】全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角 系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。同电子经纬仪、光学经纬仪相比，全站仪增加了许多特殊部件，因此 而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能，使用也更方便。这 些特殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。1 .同轴望远镜全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。 同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通
10、过 该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板， 进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极 管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再 经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪器内部另设一 内光路系统，通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制 红外光传也送给光电二极管接收，进行而由内、外光路调制光的相位差问接计算光的传播时间，计算实测距离。同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距 等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处理功能， 使全站仪使用极其方便。全站仪剖视图2
11、 .双轴自动补偿在仪器的检验校正中已介绍了双轴自动补偿原理，作业时若全站仪纵 轴倾斜，会引起角度观测的误差，盘左、盘右观测值取中不能使之抵消。 而全站仪特有的双轴（或单轴）倾斜自动补偿系统，可对纵轴的倾斜进行 监测，并在度盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正（某些全站仪纵轴最大倾斜可允许至 6）。，也可通过将由竖轴倾斜引起的角度 误差，由微处理器自动按竖轴倾斜改正计算式计算，并加入度盘读数中加 以改正，使度盘显示读数为正确值，即所谓纵轴倾斜自动补偿。双轴自动补偿的所采用的构造（现有水平，包括Topcon,Trimble）: 使用一水泡（该水泡不是从外部可以看到的，与检验校正中所描述的
12、不是一个 水泡）来标定绝对水平面，该水泡是中间填充液体，两端是气体。在水泡 的上部两侧各放置一发光二极管，而在水泡的下部两侧各放置一光电管， 用一接收发光二极管透过水泡发出的光。而后，通过运算电路比较两二极 管获得的光的强度。当在初始位置，即绝对水平时，将运算值置零。当作 业中全站仪器倾斜时，运算电路实时计算出光强的差值，从而换算成倾斜 的位移，将此信息传达给控制系统，以决定自动补偿的值。自动补偿的方 式初由微处理器计算后修正输出外，还有一种方式即通过步进马达驱动微 型丝杆，把此轴方向上的偏移进行补正，从而使轴时刻保证绝对水平。3 .键盘键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件，全站型仪器
13、的键 盘和显示屏均为双面式，便于正、倒镜作业时操作。4 .存储器全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来，再根据需要 传送到其它设备如计算机等中，供进一步的处理或利用，全站仪的存储器 有内存储器和存储卡两种。全站仪内存储器相当于计算机的内存（RAM）,存储卡是一种外存储媒体，又称PC卡，作用相当于计算机的磁盘。5 .通讯接口全站仪可以通过 BS 232C通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输 入计算机，或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪，实现双 向信息传输。【使用】全站仪具有角度测量、距离 （斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、 导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途
14、。内置专用软件后，功能 还可进一步拓展。全站仪的基本操作与使用方法：1）水平角测量A。1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标（2）设置A方向的水平度盘读数为0 00 00。（ 3）照准第二个目标 B,此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水 平夹角。2）距离测量（ 1 ）设置棱镜常数测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。（ 2 ）设置大气改正值或气温、气压值光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppmi实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），
15、并对测距结果进行改正。（ 3 ）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。（ 4 ）距离测量照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S,最小显示单位 1mm跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm,每次测距时间约0.3S;粗测模式，测量时间约 0.7S ,最小显示单位 1cm或1mm在距 离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE键选择不同的测距模式。应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。3）坐标测量（ 1 ）设定测站点的三维坐标。（ 2 ）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后 视方向的水平度盘读数为其方位角。（ 3 ）设置棱镜常数。（ 4 ）设置大气改正值或气温、气压值。（ 5 ）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。1） 6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点 的三维坐标。全站仪的数据通讯全站仪的的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交 换。全站仪与
